في عملية تشغيل وتطور مستمر لصناعة الطاقة الكهربائية، تبرز كابلات البولي إيثيلين المتقاطع (XLPE) كعنصر أساسي في نقل الطاقة. تتمتع هذه الكابلات بميزات كهربائية وحرارية فائقة، ومقاومة عزل متينة، ومقاومة ممتازة للتآكل. وتساهم هذه الخصائص في تحسين كفاءة تشغيل معدات الطاقة الكهربائية، مما يفي بالوظيفة المقصودة لاستخدام الكابلات. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر باستخدام كابلات XLPE 35 كيلو فولت، يمثل مشكلة التفريغ الجزئي غير الطبيعي تحديًا كبيرًا. تؤدي انقطاعات التيار الكهربائي الناجمة عن هذه المشكلة إلى إلحاق أضرار بالكابلات، مما يؤدي إلى خسائر اقتصادية في تنمية الصناعة ويعوق نموها المستدام. وبالتالي، عند تحليل مشاكل التفريغ الجزئي للكابلات 35 كيلو فولت، يجب على موظفي الصيانة تحديد الأسباب الجذرية ووضع بروتوكولات علاجية مستهدفة لتحسين كفاءة الكابلات، بما يتوافق مع معايير التنمية عالية الجودة في الصناعة.

1. ميزة الكابلات من نوع XLPE

تُستخدم كابلات XLPE بشكل شائع في شبكات الإمداد بالطاقة. من خلال التكامل مع معدات الطاقة، تضمن هذه الكابلات سلامة وموثوقية معدات الطاقة، مما يؤدي في النهاية إلى تحقيق أهداف إدارة مراقبة وصيانة خطوط الكابلات من نوع XLPE. تتميز كابلات XLPE كما يلي:

• إن مادة الكابلات من نوع XLPE خالية من الملينات، مما يمنع نمو العفن والبكتيريا أثناء الاستخدام الفعلي.
• لا توجد مكونات ضارة موجودة في كابلات XLPE، مما يضمن سلامة نقل الموارد.
• تتميز كابلات XLPE بمقاومة حرارية فائقة، حيث تحتفظ بدرجة حرارة تشغيلية منتظمة تبلغ حوالي 95 درجة مئوية، ومقاومة استثنائية للضغط تتراوح بين 12.5 بار و20 بار.
• إنها توفر عزل حراني محسّن، مما يسهل توفير الطاقة.
• تُصنع كابلات XLPE من مواد أقوى وأكثر متانة، مما يعزز كفاءة الطاقة. وتتميز بصلابة جيدة ومقاومة للحرارة وقوة تآكل عالية وعمر خدمة طويل، مما يدعم التطور المستمر لصناعة الطاقة.

2. انقطاع جزئي غير طبيعي في كابل XLPE بقوة 35 كيلو فولت

تنشأ خلل التفريغ الجزئي في كابلات XLPE بقوة 35 كيلو فولت من استخدام معدات الطاقة الكهربائية ومواد العزل الخاصة بها. من خلال مواءمة قوة مجال الانفصال مع الجهد المطبق، يمكننا تحديد حالة انقطاع التيار الكهربائي بسرعة. بعد تطبيق الضغط، يتدهور مادة العزل تدريجياً بمرور الوقت. وهذا يعني أنه عندما يحدث انقطاع التفريغ الجزئي داخل عزل الكابل، فإن هذا يقلل من مستوى انقطاع التيار الكهربائي، مما يؤدي إلى حدوث ظاهرة الانفصال الجزئي التي تتطلب التحليل والحل. وبطبيعة الحال، تظهر مشاكل الانفصال الجزئي داخل عزل الكابلات بشكل رئيسي في سياق استخدام معدات كهربائية ذات جهد عالي.

1) عندما تظهر فقاعات الهواء على مواد العزل الكهربائية، من الأهمية بمكان أن يظل ثابت الدالة الكهربائية للهواء أقل من ثابت الدالة الكهربائية للمادة الصلبة. وفي سياق التيار المتناوب، ترتبط قوة المجال الكهربائي عكسياً باستقرار ثابت الدالة الكهربائية. إذا كان جهد الانفصال الكهربائي للفراغ أقل من ثابت الدالة الكهربائية للمادة الصلبة، فإن ذلك يضعف جودة العمليات داخل معدات التيار الكهربائي العالي الجهد. هذا الاختلاف لا يؤثر فقط في عمليات الإنتاج بل يقوض أيضًا الوظائف المقصودة للأسلاك الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك، قد تكون بعض مواد العزل محدودة بسبب عوامل تؤثر على الحمل الميكانيكي. مع الاستخدام المطول لمعدات الكابلات ذات الجهد العالي (XLPE) من 35 كيلو فولت، قد تتطور شروخ دقيقة في مواد العزل، مما يؤدي إلى وجود فجوات هواء داخل الأسلاك، مما يؤثر في النهاية على عمرها التشغيلي.

2) أثناء نقل وتثبيت المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي، قد تنشأ مشاكل بسبب القيود في خطط النقل وظروف التثبيت. وقد يؤدي ذلك إلى كسر أو انحلال أجزاء معدنية، مما يمنع الجهد الكهربائي المناسب لمكونات الكابلات، مما يؤدي إلى مشاكل كهربائية مؤقتة داخل الأجزاء المعدنية. وإذا وصل الإجهاد الكهربائي إلى حد معيّن، يصبح الإفراغ المحدود ملحوظًا. وعلاوة على ذلك، عندما يتلوث مادة العزل بالشوائب الكهربائية، قد يؤدي ذلك إلى تشوهات في موصل الكابل، مما يؤدي في النهاية إلى تلاقي الشحنات الكهربائية. وهذا الظاهرة تؤدي إلى انبعاث جزئي غير طبيعي في كابلات XLPE ذات الجهد 35 كيلو فولت، مما يعطل عملها بشكل طبيعي.

3) بناءً على عمل المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي، تظهر وسائل الإعلام توزيعًا غير متساوٍ على الأسطح الملامسة. تحدث ظواهر التفريغ على طول سطح الكابل، وعندما يحيط الموصل بغاز، تظهر ظواهر التفريغ المحددة على واجهة المادة وخلال اتصالها بالهواء. يؤثر هذا الظرف على فعالية الكابل ويمنع تحقيق هدف تحليل وعلاج التفريغ الجزئي في كابلات XLPE ذات الجهد العالي. بسبب التفريغ الجزئي، تتضرر مواد العزل في المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي. وتسبب الجسيمات المشحونة الموجودة في وسط العزل زيادات مفاجئة في درجة الحرارة، مما يؤدي في النهاية إلى تليين وسط العزل وانخفاض مستمر في الأداء الكهربائي. علاوة على ذلك، عندما تحدث انخفاضات جزئية في كابلات XLPE ذات الجهد 35 كيلو فولت، تحدث مشاكل مثل التحلل الكيميائي والتحول إلى اللون الأسود والتفاعل الكيميائي الشديد عند درجات حرارة عالية، مما يزيد من مخاطر السلامة بالنسبة للمعدات الكهربائية وعدم استيفاء متطلبات الاستخدام العادي للمعدات الكهربائية.

3. انخفاض الحمل الجزئي في كابل XLPE بقوة 35 كيلو فولت

3.1 تقنية تجميع الجهد الكهربي الثنائي الفولتري

يؤدي استخدام تقنية تجميع الجهد الكهربائي الثنائي الفولتائي تدريجياً إلى تدهور العزل أثناء التشغيل. مع تطبيق جهد كهربائي ثنائي الفولتائي على الكابل، يولد تيار كهربائي ثنائي الفولتائي المناسب بناءً على درجة التدهور. ثم يتم تطبيق هذا التيار، الذي يشير إلى مستوى التدهور، على الكابل، ويتم حساب عزل الكابل باستخدام طريقة آنية باستخدام معلمات الجهد الكهربائي الثنائي الفولتائي المتراكب والتيار المقاس. وفي وقت لاحق، يتم تحديد مقاومة العزل للكابل باستخدام نفس الطريقة آنية، مما يسهل تقييم حالة تدهور العزل بدقة.

بشكل عام، تتمثل الخصائص التقنية لأسلوب تداخل التيار المستمر في ما يلي:

1) يمكن قياس القيم المقابلة باستخدام مقاومة العزل والأساليب التقليدية ضمن تقنية تراكب الجهد الكهربائي الثنائي الفولتري.

2) يمكن إجراء القياس الفعلي باستخدام طريقة تراكب الجهد الكهربائي الثابت. ومع ذلك، بسبب الاختلافات الكبيرة في التيار المتردد داخل الأرض أثناء القياس، هناك هامش خطأ مرتفع نسبياً.

3) عندما يظل التيار المستمر مشحونًا لفترة طويلة، ويمر مباشرة عبر محول الجهد TV، فإنه سيؤدي إلى ترطيب الدائرة المغناطيسية للمحول.

عندما تمر الكهربة الحالية مباشرة عبر محول الجهد TV، فإنه سيؤدي إلى ترطيب الدائرة المغناطيسية للمحول، مما سيؤدي إلى عمل الصرّاف بشكل غير صحيح.

يمكن من خلال دراسة وتحليل عملية التشغيل هذه تحقيق هدف تحليل تداخل الجهد الكهربي، وضمان إمكانية تحليل الكابلات ونظام الطاقة.

3.2 تقنية فقدان العزل الكهربائي

للتصدي لحالة الانبعاث الجزئي غير الطبيعي في كابلات البولي إيثيلين المرتبط بالربط الكهربائي البالغ مقاومتها 35 كيلو فولت، يعد قياس التيار المفقود أمراً أساسياً لتحقيق تحليل الفقد، مما يتطلب إجراء تحليل متعمق لفقدان كابل البولي إيثيلين المرتبط بالربط الكهربائي. أثناء القياس، لضمان إجراء تحليل دقيق للفقد، يجب على كابل الطاقة أن يخضع لفحص شامل. يجب تحليل التيار الكهربائي الناجم عن الجهد المتذبذب بدقة، يليه تحليل شامل لمكون التيار الكهروستاتيكي ومكون التيار المفقود ومقاومة العزل في كابل المياه للتصدي لزيادة التيار المفقود. ومع ذلك، فإن فصل مكون التيار الكهروستاتيكي عن مكون التيار المفقود يمثل تحدياً نسبياً بسبب العلاقة بين التيار المفقود والقدرة الكهروستاتيكية، بالإضافة إلى معامل tanδ. ويعد تحديد العلاقة بين القدرة الكهروستاتيكية ومعدل tanδ ووضع حدود قياسية على أساس المتوسط المتحقق خلال فترة تطبيق الجهد الكهربائي أمراً حاسماً. تُستخدم تقنية قياس التيار الضائع عادةً في كابلات XLPE بقوة 35 كيلو فولت.

يتضمن إجراء القياس العام لهذه التقنية النظر في أشجار الماء على أنها مجموعات من الفراغات. عندما تتعرض إلى مجال كهربائي قوي، تمتد المياه داخل هذه الفراغات باتجاه مجال الكهرباء تحت الضغط ماكسويل، مما يؤدي إلى زيادة في التيار. لكي يتجنب المرء تشويه الشكل الموجي في حالة تدفقات التسرب الكهروستاتيكي في أشجار الماء، يلزم إجراء تحليل شامل لمواصفات التيار والجهد. لا يكتفي تقنيّة قياس التيار بتحديد سوء حالة أشجار الماء بدقة فحسب، بل يقيّم أيضًا تيار التسرب من المياه عبر الأشجار.

تكنولوجيا قياس فقدان العازلة لا تكتشف فقط التدهور في المياه التي تمر عبر الأشجار بدقة، بل تقوم أيضًا بتشخيص وتحليل المياه التي لا تمر عبر الأشجار، مما يوضح بشكل كامل فوائد الرصد عبر الإنترنت. وهذا يجسد تمامًا مزايا الرصد عبر الإنترنت ويحقق هدف تحليل ومعالجة فقدان التيار الكهربائي.

3.3 تقنية التفريغ الجزئي

من خلال استخدام تقنية التخلص الجزئي من الشحنات وتطبيق برامج الرصد عبر الإنترنت، يصبح من الممكن إنشاء برنامج شامل لإدارة معدات العزل. وتُعدّ هذه التكنولوجيا مخصصة بشكل خاص للكابلات XLPE ذات الفولطية 35 كيلو فولت، حيث من الضروري تحليل حالات التخلص الجزئي الناجمة عن التفرع عبر الكابل.

من خلال تنفيذ طرق الرصد عبر الإنترنت المخصصة، مثل تقنيات تحليل الموجات الكهرومغناطيسية والصوتية ومرحلة النبضة، يمكن تحقيق تحديد دقيق لمواقع قياس الكابلات. وفي وقت لاحق، من خلال تحليل شامل لمفاصل القياس وظروف تفريغ الكابلات، يتم فحص حالة الإشارة لتحسين الفعالية العامة للكشف عن الانفجارات الجزئية.